三維土工網防護邊坡坡面流特性及侵蝕動力機制研究

《三維土工網防護邊坡坡面流特性及侵蝕動力機制研究》是依託山東大學，由王廣月擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：三維土工網防護邊坡坡面流特性及侵蝕動力機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王廣月
• 依託單位：山東大學

中文摘要

裸露坡體的防護問題在水利、交通、礦產等工程中越來越突出，三維土工網作為一種生態友好型護坡形式受到人們的高度關注。這種新型護坡是由單層或多層塑膠凹凸網構成的一種立體網狀結構,其微地貌特徵有別於傳統的漿砌石、錨噴網等護坡，更不同於自然坡體，微地形影響下的坡面流及其侵蝕過程極其複雜，直接針對這種新型護坡上的水流特徵及侵蝕機理的研究還很少。本項目將針對這種新型邊坡的坡面結構特徵，在理論研究、實測資料分析的基礎上，開展系列化模擬試驗，深入研究三維土工網護坡水流特性及其侵蝕動力規律，重點關注微地形導致的局部渦流及其對全局阻力特徵的影響，並深入探討局部渦流侵蝕與全局侵蝕特徵之間的關係，揭示這類邊坡坡面流及其侵蝕的特殊規律。在此基礎上，建立三維土工網護坡的坡面流輸沙對水動力學參數的回響關係，構建三維土工網防護邊坡侵蝕穩定性綜合評價模型。該研究將發展邊坡防護理論，可為三維土工網護坡的設計與施工提供科學依據。

結題摘要

鐵路、公路、水利等工程建設中由於岩土體開挖、堆填產生的大量裸露邊坡防護問題越來越突出，三維土工網防護邊坡作為一種生態友好型防護受到人們的高度關注。這種新型護坡是由單層或多層塑膠凹凸網構成的一種立體網狀結構，其微地貌特徵有別於傳統的漿砌石、錨噴網等護坡，更不同於一般自然坡面的非結構土壤坡體，其微地形影響下的坡面流特性及其侵蝕過程及其複雜。開展這種新型護坡上的水流特徵及其侵蝕機理的研究，構建三維土工網防護邊坡侵蝕穩定性綜合評價體系，具有重要科學意義和套用價值。本項目針對這種新型邊坡的坡面結構特徵，在理論研究、實測資料分析的基礎上，開展了系列化試驗模擬，得到了不同流量、不同降雨強度條件下三維土工網防護邊坡坡面流的流動規律和水動力學特徵，揭示了這類邊坡坡面流的侵蝕特徵與侵蝕規律，建立了三維土工網護坡的坡面流侵蝕對水動力學參數的回響關係。通過理論分析，建立了三維土工網防護邊坡臨界坡度的計算模型，並給出了參數確定方法，通過試驗資料的分析給出了三維土工網防護邊坡臨界坡度的閾值範圍。利用水動力學、土壤侵蝕動力學的基本原理和方法，建立了地震及降雨條件下三維網墊防護體系的力學計算模型，得到了錨釘間距、錨釘長度、地震強度、降雨強度等參數對邊坡穩定性的影響。在分析各種因素分級標準的基礎上，構建了三維土工網防護邊坡侵蝕穩定性的綜合評價指標體系．建立了基於雲模型的三維土工網防護邊坡侵蝕穩定性評價模型。通過對三維土工網坡面的數值模擬，分析了不同降雨條件下土工網防護邊坡的安全係數，得出邊坡失穩時坡體內部塑性區的發展和位移分布規律，並給出了三維土工網坡面對邊坡整體穩定性的影響。研究成果不僅對於充實、完善三維土工網防護邊坡的理論體系，為三維土工網防護邊坡的設計與施工提供更為準確的參數，而且可進一步豐富坡面流理論的研究內容，為建立具有物理成因的三維土工網防護坡面侵蝕預報模型提供基礎資料。